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功能梯度陶瓷

/functionally graded ceramics/
条目作者乔冠军

乔冠军

最后更新 2022-01-20
浏览 148
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组成、结构和性能在某一方向连续或准连续变化的复相陶瓷或陶瓷基复合材料。

英文名称
functionally graded ceramics
所属学科
材料科学与工程

功能梯度陶瓷是一类重要的梯度功能材料,能够实现材料两侧力学、热学、电磁、化学等性能有较大的差异性,同时显著降低异质材料直接连接时热失配和残余应力带来的危害。

功能梯度陶瓷包括陶瓷-陶瓷、陶瓷-金属、陶瓷-高分子、陶瓷-气孔(密度梯度)等多种类型和组合方式。其应用构型分为块体材料、表面涂敷层、连接中间层3类。两组元间通过简单扩散、反应,自发形成的渐变组织,通常不归属于功能梯度陶瓷范畴。

梯度结构形成的原理和途径主要包括:以连续变化的速度输送不同的组元(通过喷涂、气相沉积和电沉积法制备);电场或磁场对组元的差异性诱导作用;在梯度温度场下烧结;共沉降时,通过密度、粒径或表面电荷状态差异控制颗粒沉降速度,以及不同组成的物料多层叠层等,均可获得梯度结构。但叠层法不能获得连续梯度。

功能梯度陶瓷除主要用于航空航天高温隔热、耐热部件外,其概念和应用已逐步推广到能源、冶金、化工、电力电子、传感器和生物医学等领域,由于其层厚的可设计性,展现出独特的优势和广阔应用前景。

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